鐵路軸承滾子殘磁的退磁技術

王建民，楊俊濤

（洛陽LYC軸承有限公司 裝備制造公司，河南 洛陽 471039）

在軸承生產中，殘磁是一項重要指標。因為軸承加工和使用過程中，殘磁會吸附磁性物質，加快軸承的磨損和破壞，影響軸承的精度和使用壽命。為適應鐵路現代化進程，滿足鐵路貨車提速、重載及貨車裝備現代化對輪軸的發展要求，對鐵路軸承工作性能的要求越來越高，對軸承的殘磁要求也越來越嚴格，依據有關規定，鐵路軸承殘磁應小于0.3 mT。

1 殘磁產生原因和危害

軸承滾子產生的殘磁主要歸因于滾子加工特點，滾子磨端面時需吸附在磁盤上加工，由于受自身端面面積的影響，需要有較強的磁場才能將滾子緊緊地吸附在磁盤上，滿足滾子磨削加工的工藝要求；滾子的磁粉探傷也是在很強的磁場中進行，會造成滾子的殘磁較大。滾子在粗、細磨加工結束后殘磁過大，會吸附微小金屬顆粒，影響滾子在下一工序磨削時的定位；同時也會使檢測值產生偏差和影響磨削后滾子的幾何精度。成品滾子殘磁過大，影響軸承裝配精度，進而影響軸承質量和壽命。

1.1 滾子加工工序間退磁

滾子的加工工藝流程為：沖壓→粗磨→軟磨→熱處理→粗磨端面→退磁→粗磨外徑面→細磨端面→退磁→細磨外徑面→磁粉探傷→退磁→超精→退磁→成品檢查殘磁、外觀和硬度→入庫。

整個滾子工藝流程共進行了4次退磁。第1次退磁是為了滿足外徑面粗加工的工序需求，如果殘磁過大，可能影響外徑面加工時滾子的定位精度，從而影響滾子的加工精度，一般殘磁應控制在0.5 mT以下。第2次端面細磨后退磁是為了保證滾子外徑面細磨加工時的定位精度，如果殘磁過大，可能影響滾子的加工精度和成品的幾何尺寸，一般應控制殘磁在0.5 mT以下。第3次為磁粉探傷后退磁，用來消除強磁場探傷留下的殘磁，一般應控制殘磁在0.4 mT以下，否則可能影響超精后外徑面表面粗糙度、形位公差等。最后一次為超精后退磁，其直接關系到成品滾子的殘磁量（又稱為點狀殘磁，是指殘磁較小時在工件表面成小點狀分布，且多出現在尖角處），必須滿足殘磁小于0.3 mT的要求。

1.2 退磁機

退磁機性能直接影響退磁質量。20世紀80年代中期，普遍采用螺旋管線圈（低電壓大電流）退磁機和龍門式9-120退磁機進行滾子退磁。以353130B型滾子為例，其大端直徑為22.213 mm，小端直徑為20.555 mm，長度為50.059 mm。

（1）端面粗、細磨2次退磁，均采用螺旋管線圈退磁機，由于滾子通過線圈的速度和空間形態不能有效控制，以及退磁機自身設計理念的問題，退磁后不能滿足殘磁小于0.5 mT的質量要求，部分滾子端面邊沿殘磁較大，退磁效果見表1（每組300粒滾子，隨機抽樣，下同）。

表1 螺旋管線圈退磁機退磁效果 mT

（2）磁粉探傷后采用9-120退磁機退磁。整個退磁過程的交變磁場較強，磁場強度變化為：弱→強→弱→強→更弱。工件隨意放在傳送帶上均勻通過，退磁后殘磁超過0.4 mT的達到24%。

（3）超精后成品滾子退磁仍采用9-120退磁機，退磁效果見表2。由表可知，滾子殘磁超過0.3 mT的達到37%，且多次退磁的效果不明顯，不能滿足對滾子殘磁的技術要求。

表2 9-120退磁機退磁效果 mT

2 改進措施

滾子退磁處理應具備2個條件：一是磁極交迭，二是磁場強度的衰減。退磁機對滾子殘磁的退磁效果不僅與其結構形式、功率大小有關，而且與退磁磁場強度的梯度分布是否合理、工件的通過方式、速度等有很大的關系。改進前滾子殘磁主要分布在端面邊沿，分析退磁工作原理，認為可以對退磁機進一步優化。

（1）針對螺旋管線圈退磁機存在的問題，改用TCTB-120C退磁機，其由帶鐵芯雙線圈和傳送機構組成，退磁功率為6 kW。滾子端面磨削后通過傳送帶均勻經過退磁機，退磁磁場強度變化為：弱→強→弱→強→弱，反復交替變化。改進使用TCTB-120C退磁機后退磁效果見表3，基本達到殘磁技術標準。

表3 TCTB-120C退磁機退磁效果 mT

（2）滾子磁粉探傷后仍采用9-120退磁機退磁，經過對退磁原理的分析，將傳送帶通道由原來的寬300 mm改為250 mm，與鐵芯同寬，滾子裝盒垂直放在傳送帶上通過，退磁后滾子殘磁超0.4 mT的降低至2%，基本滿足要求。由于滾子裝盒，減少了磕碰，可以提高產品質量。

（3）超精后成品滾子退磁采用9-120退磁機，改進前滾子殘磁不合格率較高，考慮到可能是磁場強度空間分布問題引起。因此，改進后將退磁機傳送帶兩邊加裝2個帶鐵芯的橫向線圈，工件在空間上下、左右、前后3個方向均有交變磁場，使滾子能夠全方位退磁，磁感應強度大，退磁磁場強度的梯度分布和磁力線空間分布更加合理。改進后退磁機結構如圖1所示，退磁過程為：滾子放置在盒子中，傳送帶帶動滾子進入退磁通道，先經過縱向線圈對滾子軸向退磁，再經過橫向線圈對滾子徑向的一個方向退磁，最后經過空心大、小線圈對徑向另一個方向退磁。滾子退磁效果見表4，合格率達到99.7%以上。

圖1 改進后退磁機結構示意圖

表4 改進后成品滾子退磁效果 mT

3 結束語

為使鐵路軸承不因滾子殘磁影響其工作性能，軸承滾子要進行退磁處理，有時還必須進行多次退磁。但退磁一般只能把殘磁強度減小，而不能將其完全消除。通過改用退磁設備、改進退磁工藝，解決了滾子殘磁超標的問題。改進后的退磁機和工藝運行一年多來效果良好，滾子殘磁量得到有效控制，滿足了鐵路軸承滾子的技術要求。